CN102850110B

CN102850110B - 一种亲水性缓释肥的载体及应用该载体制备的缓释肥

Info

Publication number: CN102850110B
Application number: CN 201210074819
Authority: CN
Inventors: 段久芳
Original assignee: Beijing Forestry University
Current assignee: Beijing Forestry University
Priority date: 2012-03-20
Filing date: 2012-03-20
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2032-03-20
Also published as: CN102850110A

Abstract

本发明公开了一种亲水性缓释肥的载体，包括重量份的木粉10～90份、淀粉0～100份、丙烯酸或其衍生物10～60份、聚合反应催化剂0.5～2份、扩链剂1～20份。本发明还公开了应用这种载体的缓释肥及其制备方法。该制备方法包括：1)按比例在反应容器中加入木粉、淀粉、添加剂、催化剂和扩链剂，按所加原料总体积的0.01～0.2倍加入水，在温度40～90℃下搅拌0.5～4h，得凝胶状载体；2)将步骤1)所得载体放入质量浓度为1～90％的化肥的水溶液中浸泡1～10天，即得产品。本发明提供制备的化肥控释载体的材料来源于天然木质生物质材料，无污染，具有环境和资源优势，载体的控释性能良好。

Description

一种亲水性缓释肥的载体及应用该载体制备的缓释肥

技术领域

本发明属于肥料领域，具体为一种亲水性缓释肥的载体、应用该载体制备的缓释肥及其制备方法。

背景技术

据相关统计，化肥投入约占农民进行种植业生产总投入的50％左右，发展中国家粮食增产中50％来自于化肥的作用。但目前我国当季氮肥利用率仅为20％～35％，磷肥的利用率为10％～20％，钾肥的利用率为30％～60％，远低于世界发达国家利用水平。肥料利用率低不仅造成资源的巨大浪费，还给人类赖以生存的环境造成了严重污染。因此缓控释肥料已经成为了肥料界研究领域中新的热点。缓控释肥包括缓释肥和控释肥，缓释肥是提高肥料利用效率的重要方式。

近几年我国缓释肥料发展迅速，主要采取两种技术路线，分别是将肥料进行微溶化或包膜处理来实现肥料养分的缓控释。前者的代表性产物有脲醛化合物(UF)，后者的代表性产物有硫包膜尿素(SCU)、聚合物包膜尿素(PCU)等。

日本窒素-旭化成肥料公司(Chissoasahi Fertilizer Co.Ltd.)在1976年首次发明出了一种热塑性树脂包膜肥料，于1980年成功进行了商标注册，取商品名为“Meistre”，并在1982年开始批量生产该种缓控释肥料，经过十五年的努力，Meistre包膜肥料的产量由最初的2903吨(1983)增加到了34476吨(1997)。Meistre包膜控释肥是以聚烯烃为主体的包膜肥料，其制备工艺简称为POCF工艺。这种工艺采用两种类型的包膜材料，一种是常用的烃类和热塑性树脂，包括聚乙烯和聚丙烯等，这些聚合物在烃类或氯化烃(如三氯乙烯)溶剂中溶解后使用，聚合物在冷却时就胶凝在颗粒上，对于各种肥料基体，包括尿素、硝铵和硫酸钾NPK复肥都可在喷动床中进行包膜，该包膜缓释肥料主要用于草坪、花卉、温室栽培，是亚洲园艺市场主导品牌。目前该公司用聚烯烃包膜的尿素、KCL和硫酸钾的商品名为Meister；聚烯烃包膜的NP、NK和NPK的商品名为Nutricote。

因为聚合物包衣薄膜材料主要是聚烯烃，且制作过程中会使用到三氯甲烷等剧毒品，这两者都会带来环境和资源的压力，所以环保型的化肥缓释载体的研究就显得非常必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种亲水性缓释肥的载体，用以解决现有化肥缓释载体技术中存在的问题。

本发明的另一个目的是提供含有所述载体的缓释肥。

本发明第三个目的是提供一种制备缓释肥的方法。

为实现上述目的，具体技术方案为：

一种亲水性缓释肥的载体，以天然木质生物质材料为主要成分，辅助亲水性成分，制备成化肥控释载体。该载体包括重量份的木粉10～90份、淀粉0～100份、丙烯酸或其衍生物10～60份、催化剂0.5～2份、扩链剂1～20份。其中淀粉和丙烯酸、丙烯酸衍生物是亲水性成分。

优选地，所述载体包括重量份的木粉30～70份、淀粉0～80份、丙烯酸或其衍生物10～40份、催化剂1～1.5份，扩链剂5～15份。

其中，所述丙烯酸衍生物是丙烯酸甲酯或丙烯酰胺。

其中，所述催化剂是偶氮二异丁腈(AIBN)和对甲苯磺酸，所述扩链剂为双官能团扩链剂。

包含本发明所述载体的缓释肥。

一种制备所述缓释肥的方法，包括步骤：

1)按比例在反应容器中加入木粉(木材粉碎得到的粉末)、淀粉、添加剂、催化剂和扩链剂，按所加原料总体积的0.01～0.2倍加入水，加入水是为了将原料浸湿；在温度40～90℃下搅拌0.5～4h，得凝胶状载体；

2)将步骤1)所得载体放入质量浓度为1～90％的化肥的水溶液中浸泡1～10天，即得缓释肥产品。

其中，所述步骤1)中搅拌时的温度为60～80℃。

其中，所述步骤2)中化肥的水溶液的质量浓度优选为5～50％，浸泡的时间为2～5天。

其中，所述化肥是氮、磷、钾化肥，优选是尿素、硝铵、硫酸钾、复合肥、脲甲醛中的一种。

本发明所述缓释肥在改善植物生长中的应用。

本发明的优良效果在于：

本发明提供制备的化肥控释材料来源于天然木质生物质材料，无污染，具有环境和资源优势，控释性能良好，达到国家标准中关于缓释肥养分释放的具体标准，即在25℃下，①肥料中的养分在24h内的释放率不超过15％；②在28d之内的养分释放率不超过80％；③在规定时间内，养分释放率不低于75％。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

反应装置为三口烧瓶、机械搅拌、油浴锅。具体步骤：按质量份向三口烧瓶加入原料，木粉8份、丙烯酰胺2份、催化剂偶氮二异丁氰(AIBN)0.1份、催化剂对甲苯磺酸0.002份、扩链剂戊二醛(M)0.2份。以上原料在三口烧瓶中加其体积1/10的去离子水浸湿，机械搅拌，通过油浴控制反应温度为80℃，约2h后形成亲水性凝胶，取出凝胶干燥，浸泡于30％尿素水溶液中4天后取出。干燥后即得缓释肥。

实施例2

反应装置为三口烧瓶、机械搅拌、油浴锅。具体步骤：按质量计，木粉7份、丙烯酰胺3份、催化剂偶氮二异丁氰AIBN 0.15份、扩链剂戊二醛(M)用量0.15份，催化剂对甲苯磺酸0.0015份。以上原料在三口烧瓶中加体积为原料的1/20的去离子水浸湿，机械搅拌，反应温度80℃，约2h后形成凝胶，取出凝胶，浸泡于50％尿素水溶液中1天后取出。干燥后得缓释肥。

实施例3

反应装置为三口烧瓶，机械搅拌，油浴锅。具体步骤：按质量份加入木粉7份、丙烯酰甲酯3份、催化剂偶氮二异丁氰AIBN 0.15份，扩链剂戊二醛(M)0.15份，催化剂对甲苯磺酸0.0015份。以上原料在三口烧瓶中加体积为原料1/30的去离子水浸湿，机械搅拌，反应温度80℃，约1h后，室温静置12h形成凝胶，取出凝胶，浸泡于5％尿素水溶液中2天后取出。干燥后得到固体的缓释肥。

实施例4

具体步骤：按质量比例向反应器中加入以下质量份的原料：木粉2份、丙烯酸6份、偶氮二异丁氰AIBN 0.12份、扩链剂戊二醛(M)0.48份、催化剂对甲苯磺酸0.0048份。以上原料在反应容器中加体积为原料的1/5去离子水浸湿，机械搅拌，用水浴控制反应温度40℃，保持约4h后，室温静置12h形成凝胶，取出凝胶，浸泡于50％硝铵水溶液中5天后取出，干燥后得到固体的缓释肥。

实施例5

按质量份数向反应釜中加入以下原料：木粉2份、丙烯酸6份、偶氮二异丁氰AIBN 0.12份、扩链剂戊二醛(M)0.12份、对甲苯磺酸0.0012份。以上原料在反应釜加去离子水浸湿，机械搅拌，用电加热控制反应温度90℃，约0.5h后，室温静置12h形成凝胶，取出凝胶，浸泡于20％硫酸钾水溶液中10天后取出，干燥后为固体的缓释肥。

实施例6

按质量份数向反应釜中加入以下原料。木粉∶丙烯酸甲酯∶淀粉＝2∶6∶2，偶氮二异丁氰AIBN用量为丙烯酸甲酯的2％，扩链剂戊二醛(M)用量为丙烯酸甲酯的3％，对甲苯磺酸质量丙烯酸甲酯的1％。以上原料在反应釜中加其体积0.01倍的去离子水浸湿，机械搅拌，用电加热控制反应温度80℃，约2h后，室温静置24h形成凝胶，取出凝胶，浸泡于40％NPK复合肥水溶液中10天后取出。干燥后得固体的缓释肥。

实施例7：缓释肥效果实验

实施例1所得缓释肥通过化学分析，载体吸附化肥量是载体重量的10倍。说明缓释肥的载体吸附化肥量最高可达到载体重量的10倍。(载体吸附量计算方法如下：1g干凝胶，吸附50％化肥水溶液后，重量达21g，则吸水为20g，吸附农药量为10g，则载体吸附化肥量是载体重量的10倍。)同样测得实施例2～6所得缓释肥吸附化肥量为8～10倍。

实施例1得到的缓释肥按照GB/T23348-2009的方法测试，结果如下：①肥料中的养分在24h内的释放率不超过15％；②在28d之内的养分释放率75％；③在规定时间(三个月)内，养分释放率不低于75％。说明实施例1的缓释肥符合相关标准。

同样的测试方法的结果表明，实施例2～6的缓释肥也符合GB/T23348-2009的标准。

Claims

1.一种包含有载体的亲水性缓释肥，其特征在于，所述载体包括重量份的木粉10～90份、淀粉0～100份、丙烯酸甲酯或丙烯酰胺10～70份、聚合反应催化剂0.5～2份、双官能团扩链剂1～20份；其中，所述聚合反应催化剂是偶氮二异丁腈和对甲苯磺酸；

所述缓释肥由以下方法制备得到：

1）按比例在反应容器中加入木粉、淀粉、丙烯酸甲酯或丙烯酰胺、聚合反应催化剂和双官能团扩链剂，按所加原料总体积的0.01～0.2倍加入水，在温度40～90℃下搅拌0.5～4h，得凝胶状载体；

2）将步骤1）所得载体放入质量浓度为1～90%的化肥的水溶液中浸泡1～10天，即得缓释肥产品。

2.如权利要求1所述的缓释肥，其特征在于，所述载体包括重量份的木粉20～80份、淀粉0～50份、丙烯酸甲酯或丙烯酰胺20～60份、聚合反应催化剂1～1.5份，双官能团扩链剂2～15份。

3.一种制备权利要求1或2所述的缓释肥的方法，其特征在于，包括步骤：

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤1）中搅拌时的温度为60～80℃。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤2）中化肥的水溶液的质量浓度为5～50%，浸泡的时间为2～5天。

6.如权利要求3-5任一所述的方法，其特征在于，所述化肥是氮、磷、钾化肥。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述化肥是尿素、硝铵、硫酸钾、复合肥中的一种。

8.权利要求1所述的缓释肥在改善植物生长中的应用。